北师大版九年级年级全一册10.1机械能同步练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 10.1 机械能 同步练习
一、单选题
1．在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，其动能大小的情况是（　　）
A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．始终不变
2．如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，关于运动员（不包含降落伞和绳）下列说法正确的是（　　）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能变大，重力势能变小，机械能不变
C．动能不变，重力势能交小，机械能变小
D．动能变小，重力势能变小，机械能变小
3．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在 A 点，B 点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C 点是小石块从 A 点自由释放后所能达到的最低点。关于小石块从 A 点到 C 点运动过程的说法，正确的是（　　）
A．整个过程中小石块重力势能的减小量等于它动能的增加量
B．从 A 点下落到 B 点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用
C．从 B 点下落到 C 点的过程中，小石块的速度先增大后减小
D．小石块在 C 点时，受到平衡力的作用
4．2022年第24届冬奥会在北京召开，我国健儿积极备战。如图是高台跳雪运动员由高处急速滑下，在即将到达赛道底部时，他双膝弯曲，使劲一蹬，顺势跃向空中。为减小空气阻力影响，他上身前倾，双臂后摆，整个身体就像一架飞机，向前滑翔。有关滑雪中的相关物理知识说法正确的是（　　）
A．双膝弯曲，不但降低了重心，而且减小了重力势能，转化为更多的动能
B．运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，目的是为了增大惯性，从而利用惯性跳得更远
C．由于运动员背上的空气流速小于滑雪板下面的空气流速，从而产生向上的升力
D．雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的压力
5．如图所示，下列有关做功和能量的说法正确的是（　　）
A．甲图中，天问一号加速升空，其动能增大，重力势能增大
B．乙图中，人造地球卫星从远地点向近地点运动，势能减小，动能减小
C．丙图中，江水加速下落，水的重力不做功
D．丁图中，箭被射出后，运动员对箭继续做功
6．如图所示，两个斜面粗糙程度相同，现将甲、乙两个相同的物体分别从斜面的底端以相同速度匀速拉到顶端，拉力分别为和，下列说法正确的是（　　）
A．拉力大于
B．两斜面的机械效率相同
C．拉力的总功率小于的总功率
D．上升过程中物体的动能转化为重力势能
7．如图所示为拉弓射箭的情景，下列说法正确的是 （　　）
A．用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状
B．箭被射出的过程中，动能转化为弹性势能
C．射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用
D．斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
8．杂技演员在表演“水流星”节目，演员将一根细绳系着盛水的杯子，让杯子在竖直平面内做圆周运动，水不从杯里洒出， 甚至当杯子运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出来。则在演员停止用力转绳时，下列关于其中的一只杯子的说法正确的是（　　）
A．受平衡力作用 B．重力势能保持不变 C．机械能不变 D．运动状态不断改变
9．如图所示，滑板运动员从高处沿坡道加速下滑的过程中，运动员的（　　）
A．动能减小 B．动能不变
C．重力势能不变 D．重力势能减小
10．第24届冬奥会于2022年2月4日至20日在北京市和张家口市联合举行，我国运动员取得冬奥会历史最好成绩。如图是运动员滑雪比赛情景，下列对滑雪运动员分析正确的是（　　）
A．运动员站在最高处时对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
B．运动员从高处下滑时，重力势能增大
C．运动员加速下滑时，若外力全部消失，运动员将做匀速直线运动
D．运动员冲过终点后不能立即停下，是因为受到惯性的作用
11．如图所示，将同一小球按照不同方向从离地面相同高度的相同位置分两次抛出，初速度相等，小球第一次落地速度为v1，小球第二次落地速度为v2，不计空气阻力，比较v1和v2的大小，正确的是（　　）
A．v1=v2 B．v1＜v2 C．v1＞v2 D．无法比较
12．如图所示，小明在做模拟“蹦极”“的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点。B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从A点到C点的运动过程，下列说法中正确的是（　　）
A．小石块在B点时的动能最大
B．小石块在C点时的动能最大
C．从A点下落到C点的过程中，小石块的动能一直在增大
D．从B点下落到C点的过程中，小石块的动能先增大后减小
二、填空题
13．高空匀速飞行的运输机，具有的动能和势能，统称为机械能；运输机的质量、飞行速度和飞行 _____ 均是影响其机械能大小的因素。随着运输机飞行距离的增加，油量减小，机械能 _______ （选填“减小”、“增大”或“不变”）。
14．如图2020年7月23日，我国发射首个火星探测器“天问一号”，将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上从未有过先例。探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能___________，机械能___________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
15．跳伞运动员在空中匀速下落时，其动能______；扫地车匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的动能______。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
16．椰子从树上下落的过程中，动能越来越_____，重力势能越来越_____
三、综合题
17．请阅读短文，并回答问题：
形状记忆合金起重机
形状记忆合金起重机具有动力大、噪声小等优点，广泛应用于能源、交通和日常生活等领域。
形状记忆合金起重机的动力主要来自于形状记忆合金，如图甲所示，常温下发生形变的记忆合金在受热超过某一温度时，会完全恢复到原来的形状，此过程中产生很大的力，将重物提起。
依据不同记忆合金材料特性，可制成记忆压缩弹簧和记忆拉伸弹簧。如图乙所示为记忆压缩弹簧，在常温时较小的外力即可使其处于压缩状态，在高温时会自动恢复到原来的伸长状态，记忆拉伸弹簧则与其不同，在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态，记忆弹簧恢复原状时所产生的弹力远比普通弹簧大。
（1）形状记忆合金起重机在提升重物时，重物的重力势能_____。
（2）对记忆拉伸弹簀来说，高温状态长度比低温状态_____（填“长”或“短”）。
（3）由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应_____，使其恢复原状。
18．在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图象如图所示．
由图可知，甲车的动能________（选填“大于”、“小于”或“等于”）乙车的动能；
此时甲车受到牛的摩擦力，求甲车的功率____________________．
求经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比 __________________（空气阻力忽略不计）．
19．伽利略想象有一小球在没有空气阻力的情况下沿无摩擦轨道运动。
(1)伽利略认为，如图甲所示，如果从A点静止释放小球，小球最终一定能沿无阻力轨道到达与A相对地面高度相同的C点。请你利用能量守恒的观点，分析小球能到达C点的原因_____________；
(2)伽利略随后想象，无阻力轨道发生了改变。如图乙所示，BC斜面改为水平轨道。
①小球经过M点时的机械能_____（选填：大于、小于或等于）其在A点的机械能；
②请在丙图上大致画出小球在MN段运动的速度—时间图线__________；
(3)在现实当中，如图乙的小球运动时一定会受到阻力，小球在A到C点的机械能最大的是_______（填写位置字母）。
20．体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK=mv2，重力势能大小Ep=mgh不计空气阻力，g=10N/kg，则：
（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达至的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是______；
（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角之间满足公式，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是______ ；
（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是______m。（小数点后保留2位数字）
21．阅读下列短文
三峡船闸
三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程，三峡大坝上下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力，当然也带来了航运方面的问题：下游的船只驶往上游，怎样把这些船只举高一百多米？上游的船只驶往下流，又怎样让船只徐徐降落一百多米？解决这个问题的途径就是修建船闸。
船闸由闸室和上下游闸门以及上、下游阀门组成，如图所示。
三峡船闸总长1621m，是世界上最大的船闸，船只在船闸中要经过5个闸室使船依次升高（或降低），每个闸室水位变化超过20m，因此三峡船的闸门非常高大，首级人字闸门高近40m，宽近20m，如果平放在地面上，有两个篮球场大，倘若门外的水压在闸门上，设想有10万人每人用1000N 的力来顶着门，也挡不住水的压力，可见水对闸门的压力之大，为此，三峡船闸的闸门足足有3m厚，无愧是“天下第一门”。（ρ水=1.0×l03kg/m3， g 取 10N/kg ，标准大气压p0=1.0×l05Pa）
请回答下列问题：
（1）三峡船闸是根据______原理建造的，船只从上游进入闸室航行时，闸室阀门A、B的开启情况是______。
（2）船只从上游经过船闸到达下游，重力势能______（选填“增加”或“减少”）。
（3）—艘总重为100t的船，在闸室中缓慢上升20m，此过程中浮力对船做功为______J。
（4）若三峡大坝内蓄水深度为113m，请你计算一下，此时水对坝底产生的压强是______Pa，约为______个标准大气压（结果取整数）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
【详解】
在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，速度不变，质量不变，动能不变。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【点睛】
掌握影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。会判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的大小变化以及能量的相互转化。
2．C
【详解】
跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度降低，则重力势能变小；机械能等于动能与势能之和，则机械能变小。
故选C。
3．C
【详解】
A. 整个过程中小石块重力势能的减小量等于它的动能和橡皮筋的弹性势能的增加量，故A错；
B. 从 A 点下落到 B 点的过程中，橡皮筋处于自然伸长状态对小石块没有弹力的作用，小石块只受到重力作用，故B错；
C. 从 B 点下落到 C 点的过程中，橡皮筋伸长量越来越大对小石块的竖直向上拉力越来越大，小石块受的合力先减小后增大且合力方向与运动方向先相同后相反，由力于运动的关系可知小石块的速度先增大后减小，故C正确；
D. 小石块在 C 点时，橡皮筋对小石块拉力大于小石块受的重力，小石块受到非平衡力的作用，故D错。
故选C。
4．A
【详解】
A．重心越低，更容易保持平衡，双膝弯曲，降低了重心，减小了重力势能，可以将重力势能转化为动能，动能越大，速度越快，向前滑行越远，故A正确；
B．惯性大小只与质量有关，运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，惯性不变，目的是为了增大初始速度，从而利用惯性跳得更远，故B错误；
C．运动员滑行的过程，由于运动员背上的空气流速大于滑雪板下面的空气流速，而流速越大，压强越小，从而产生向上的升力，故C错误；
D．在压力一定时，压强大小与受力面积有关。雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的受力面积，运动员总重力不变，压强变上，故D错误。
故选A。
5．A
【详解】
A．天问一号加速升空过程中，质量变大，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，故A正确；
B．人造地球卫星从远地点向近地点运动过程中，重力势能减小，转化为动能，所以动能增大，故B错误；
C．江水下落过程，在重力方向上移动了一段距离，重力对江水做了功，故C错误；
D．箭被射出后，因为惯性向前运动，运动员的力没有作用在箭上，运动员对箭不做功，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．沿粗糙的斜面将物体由底端拉到顶端的过程中，拉力与斜面的长度有关，斜面越长越省力，所以拉力小于，故A错误；
B．在斜面中，斜面粗糙程度相同，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，两斜面的倾斜程度不同，故机械效率不同，故B错误；
C．由功率
P===Fv
可知，速度相同时，拉力越大，功率越大，因甲、乙两个相同的物体分别从斜面的底端以相同速度匀速拉到顶端，拉力小于，故拉力的总功率小于的总功率，故C正确；
D．上升过程中，物体匀速上升，速度不发生变化，故动能不变；高度上升，则重力势能增大，但不是动能转化为重力势能，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．用力将弓拉弯，弓的形状发生了变化，故说明力可以改变物体的形状，故A正确；
B．箭被射出的过程中，弹性势能变小，动能变大，故弹性势能转化为动能，故B错误；
C．射出的箭可以继续向前运动是因为惯性，而不是惯性作用，因为惯性不是力，故C错误；
D．斜向上射出的箭在空中飞行时，高度变大，故重力势能变大，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．杯子在重力和拉力的作用下做圆周运动，其运动的方向时刻发生变化，所以受到的不是平衡力，故A错误；
BC．演员用力转绳时，杯子做圆周运动，杯子在运动的过程中，高度变化，则重力势能变化；由于演员对杯子做功，所以机械能变化，故BC错误；
D．由于杯子的速度方向在不停地改变，所以，运动状态在改变，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
滑板运动员从高处沿坡道加速下滑的过程中，运动员的质量不变，高度变小，重力势能减小，速度增大，动能变大。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．C
【详解】
A．运动员站在最高点时，对地面的压力作用在地面上，地面对运动员的支持力作用在运动员身上，两个力不是作用在同一个物体上，故不是一对平衡力，故A错误；
B．运动员从高处下滑时，高度降低，质量不变，故重力势能减小，故B错误；
C．运动员加速下滑时，若外力全部消失，则运动员的运动状态将不变，运动员将做匀速直线运动，故C正确；
D．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
两次小球的初速度相同，离地面高度相同，由机械能守恒可知，落地速度大小相同。
故选A。
12．D
【详解】
A．如图：B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，O点是橡皮筋悬挂小球静止时的点即重力和弹力相等的点。
B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，在小石块未到达B点之前绳子没有发生形变，故从A点下落到B点的过程中，小石块只受到重力的作用，经过B点向下到重力和弹簧的弹力相等的位置（O点）的过程中，重力大于弹力，小球继续加速，所以动能继续增大，故A错误；
B．C点是小球达到的最低点，此时速度为零，则小球的动能为零，故B错误；
C．从A点下落到B点的过程中，小石块的重力势能转化为动能，由B到O的过程，小石块受重力和弹力的作用，橡皮筋的形变量逐渐变大，弹力逐渐变大，重力大于弹力，小石块受到的合力方向与运动方向相同，做加速运动，动能不断变大；由O到C的过程，重力小于弹力，小石块受到的合力方向与运动方向相反，做减速运动，动能不断变小，因此在由A到C的过程中，小石块的动能先增大后减小，故C错误；
D．从B点下落到C点的过程中，可看作由B到O动能不断增大和由O到C动能不断减小的叠加，故D正确；
故选D。
13． 高度 减小
【详解】
[1]动能受到质量和飞行速度的影响，而重力势能受质量和高度的影响，所以运输机的质量、飞行速度和飞行高度对机械能有影响。
[2]运输机的油量减小时，其质量减小，而飞行速度不变，则动能减小，飞行高度保持不变时，重力势能减小，所以机械能减小。
14． 变小 不变
【详解】
[1][2]探测器由近火点向远火点运动时，不受空阻力，只发生动能和势能的相互转化，探测器相对于火星的高度增加，重力势能变大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，机械能不变。
15． 不变 增大
【详解】
[1]跳伞运动员在空中匀速下落时，由于速度和质量不变，故其动能不变。
[2]扫地车在平直的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，由于车的质量变大，速度不变，故扫地车的动能增大。
16． 大 小
【详解】
[1]根据动能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，速度变大，椰子的动能变大。
[2]根据重力势能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，距地面高度变小，椰子的重力势能变小。
17． 增大 短 升温
(1)重力势能的大小与质量和高度有关。
(2)根据“记忆拉伸弹簧在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态”可判断其长度变化。
(3)根据题干“形状记忆合金，常温下发生形变的记忆合金，在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状”即可判断应使其温度变化。
【详解】
(1)[1]忆合金起重机在提升重物时，质量不变，高度变大，重物的重力势能变大。
(2)[2] 由题意知，记忆拉伸弹簧在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态，所以，记忆拉伸弹簧高温状态长度比低温状态短。
(3)[3] 由题意知，形状记忆合金，常温下发生形变的记忆合金，在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状，所以，由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应升温，使其恢复原状。
【点睛】
本题是一道信息给予题，关键是从材料中找出有用的信息并加以分析即可正确解题，难度不大。
18． 小于 ．
【详解】
甲、乙两辆相同的汽车，所以二者质量相同，（1）由图像可知v甲==，v乙==，所以甲车的动能小；（2）从图像知是匀速直线运动，所以处于平衡状态，汽车牵引力也等于60N，则功率P=Fv=40W；（3）甲乙两车所受摩擦力相同，牵引力均为60N，则乙车功率为P=Fv=160W，所以甲乙两车做功比为1：4．
【点睛】
注意俩车相同，质量相同，做匀速运动时均处于平衡状态，所以二者所受滑动摩擦力也相同，牵引力也相同．
19． 见解析 等于 A
【详解】
(1)[1]小球从A点静止释放，在从A到B的运动过程中，速度从零变大到一定值，动能也从零变大到一定值，由于没有阻力做功，重力势能的减小量等于动能的变化量；而从B到C的过程中，速度从一定值变为零，动能也从一定值变为零，也没有阻力做功，动能的变化量等于重力势能的增加量；前后两次动能的变化量相同，那么重力势能的减小量等于重力势能的增加量，而整个过程小球质量不变，那么小球变化的高度相同，所以小球最终一定能沿无阻力轨道到达与A相对地面高度相同的C点。
(2)[2]由题意可知，不计空气阻力，轨道也没有阻力，小球从A点到M点，机械能是守恒的，即小球经过M点时的机械能等于其在A点的机械能。
[3]不计空气阻力，轨道也没有阻力，小球在MN段运动的速度大小不变，即做匀速直线运动，如下图所示。
(3)[4]小球在A到C点的过程中要克服阻力做功，一部分机械能会转化为内能，所以在这个过程中机械能是不断减小的，机械能最大的是A点。
20． 40 3.33
【详解】
（1）[1]不计空气阻力，那么机械能守恒，在最低处所具有的机械能为120J，在最高点处的机械能仍然为120J，则此时具有的重力势能为
故最高点的动能为
（2）[2] 足球的射程是
（3）[3] 若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，则水平速度为10m/s，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，水平面的速度仍为10m/s，则速度的大小为m/s ，则此时的动能为
在水平地面时，机械能为
故此时的重力势能为
此时足球距地面的高度是
足球距地面的高度是。
21． 连通器 A打开，B关闭 减小 2×107 1.13×106 11
【详解】
（1）[1]船闸是利用连通器的原理工作的。上下游、闸室构成了连通器。
[2] 船只从上游进入闸室航行，上游与闸室形成连通器，打开阀门A船才能进入闸室，同时要关闭阀门B。
（2）[3]船只从上游经过船闸到达下游，船的质量不变，高度减小，所以船的重力势能减小。
（3）[4]船的质量
m=100t=100000kg
所受的重力
G=mg=100000kg×10N/kg=1×106N
船缓慢上升，船受到的浮力
F浮=G=1×106N
浮力对船做的功
W=F浮h=1×106N×20m=2×107J
（4）[5]水对坝底产生的压强
p=ρgh=1.0×l03kg/m3×10N/kg×113m=1.13×106Pa
[6]因1标准大气压p0=1.0×l05Pa，约是标准大气压的倍数
即大约是11个标准大气压。
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